專利名稱：一種探針式高頻響液態(tài)金屬泄漏檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液態(tài)金屬泄漏測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種探針式、高頻響液態(tài)金屬泄漏測量裝置。
背景技術(shù)：
液態(tài)金屬是高電導(dǎo)率的金屬，目前其泄漏測量方法主要有重力托盤和探針兩種方法。重力托盤檢測液態(tài)金屬泄漏的原理是當(dāng)液態(tài)金屬出現(xiàn)泄漏后，其在重力作用下會下落到重力托盤上，此時托盤的質(zhì)量會增加，從而輸出相應(yīng)信號至檢測設(shè)備，便可以得到液態(tài)金屬泄漏的信號。其優(yōu)點(diǎn)在于能夠適應(yīng)惡劣環(huán)境的使用要求，且可以檢測大范圍內(nèi)是否有液態(tài)金屬泄漏。但其存在以下缺點(diǎn)(I)在線動態(tài)響應(yīng)速度慢，由于該種檢測方法只有在液態(tài)金屬下落到重力托盤上方可檢測到泄漏信號，而從液態(tài)金屬泄漏到下落到托盤上需要一定的時間，從而不能第一時間檢測到液態(tài)金屬泄漏；(2)不能精確的得到泄漏點(diǎn)位置，由于該種檢測方法通常是檢測某一范圍和區(qū)域內(nèi)是否有液態(tài)金屬泄漏，不能夠精確檢測某一位置的液態(tài)金屬泄漏。傳統(tǒng)的探針式檢測液態(tài)金屬泄漏的原理是將探針布置在某些易發(fā)生泄漏的位置，當(dāng)有液態(tài)金屬泄漏時，會導(dǎo)通探針的兩個電極，從而輸出相應(yīng)信號至檢測設(shè)備，便可以得到液態(tài)金屬的信號。其優(yōu)點(diǎn)在于能夠精確的檢測某一位置是否出現(xiàn)液態(tài)金屬泄漏，動態(tài)響應(yīng)速度快。但傳統(tǒng)的探針式檢測液態(tài)金屬泄漏的方法存在如下缺點(diǎn)(I)探針導(dǎo)通后，會使液態(tài)金屬或管道帶電，從而影響其它布置在上面的傳感器工作。這是因?yàn)椋?dāng)液態(tài)金屬泄漏導(dǎo)通探針的兩個電極時，此時，整個管道也隨之帶電，雖可以通過接地的方式將該電位鉗為零，但由于管道或金屬本身的分布電容和內(nèi)阻的存在，會使其仍然帶有一定的電壓，該電壓信號會影響到其它直接布置在其管道上方的傳感器工作；(2)探針的固定較為麻煩，一方面要使探針能夠及時的檢測液態(tài)金屬泄漏，這就要求探針距離泄漏點(diǎn)或管道不可太遠(yuǎn)，另一方面要保證探針在管道出現(xiàn)振動或波動的情況下，不會偏離原固定點(diǎn)，以防止于管道接觸或探針兩電極接觸，從而造成誤觸發(fā)。由以上兩點(diǎn)可知探針的布置要求兩探針電極即不可太遠(yuǎn)又不可太近，這樣安裝起來是比較麻煩的。綜上，以上測量方法的缺點(diǎn)限制了其使用范圍。本發(fā)明的裝置也是利用探針式液態(tài)金屬泄漏，但是其克服了傳統(tǒng)探針式液態(tài)金屬泄漏檢測的缺點(diǎn)，使其適用范圍更廣，維護(hù)更加方便，并可以集成多點(diǎn)液態(tài)金屬泄漏檢測裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、高頻響應(yīng)且具有自動切斷探針電極的探針式液態(tài)金屬泄漏裝置。本發(fā)明提供的是一種探針式檢測液態(tài)金屬泄漏的裝置，其包括輸出探針、輸出探針固定卡件、輸入探針固定卡件、輸入探針、接線端子、檢測設(shè)備、主控電路板和24V直流電源。其相對關(guān)系為24V直流電源接至主控電路板，主控電路板的輸出端口連接至接線端子，輸出探針和輸入探針分別連接至接線端子上，輸出探針固定在輸出探針固定卡件上，輸入探針固定在輸入探針固定卡件上，輸出探針固定卡件和輸入探針固定卡件固定在被測管道上，其中液態(tài)金屬在管道內(nèi)。其工作過程為24V直流電源輸出24V直流電供主控電路板使用，主控電路板的接線端子連接至輸出探針，輸出探針為一輸出+24V電極，此時，輸出探針和輸入探針之間沒有導(dǎo)通形成閉合回路，當(dāng)有液態(tài)金屬泄漏時，液態(tài)金屬在重力作用下會流經(jīng)輸出探針和輸入探針，造成輸出探針和輸入探針導(dǎo)通，形成閉合回路。而輸入探針一端連接至接線端子，會將泄漏信號傳輸至主控電路板。主控電路板記錄泄漏信號并輸出泄漏信號至其它檢測設(shè)備，同時，主控電路板會在10 μ s內(nèi)切斷輸出探針的輸出電壓信號，保證液態(tài)金屬或管道處于無電狀態(tài)，從而不會影響其它安裝在管道上的傳感器的正常使用。需進(jìn)一步補(bǔ)充的是輸出探針固定卡件和輸入探針固定卡件可以適應(yīng)16mm —120mm管徑的管道，可以靈活方便的固定在管道上，安裝方便，便于調(diào)節(jié)。所述的主控電路板能夠在無液態(tài)金屬泄漏情況下，供24V直流電給輸出探針，當(dāng)有液態(tài)金屬泄漏導(dǎo)通輸出探針和輸入探針時，獲取金屬泄漏信號并輸出該信號至檢測設(shè)備，同時，能在 ο μ s內(nèi)切斷輸出探針的電壓信號，從而避免因液態(tài)金屬或管道帶電而影響其它安裝在管道或與液態(tài)金屬直接相接觸的傳感器工作。綜上所述，本發(fā)明裝置與現(xiàn)有液態(tài)金屬泄漏裝置相比的優(yōu)點(diǎn)在于I)、本發(fā)明裝置的探針固定卡件可以根據(jù)實(shí)際使用管道的管徑進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，便可以滿足探針固定的需求，從而保證探針固定的可靠性和穩(wěn)定性，減少了大量的人為安過程。2)、本發(fā)明裝置具有自動切斷電極信號的功能，可以在無液態(tài)金屬泄漏情況下，供24V直流電給探針，當(dāng)有液態(tài)金屬泄漏導(dǎo)通兩個探針時，裝置可自動獲取金屬泄漏信號并輸出該信號至檢測設(shè)備，同時，能在10 μ s內(nèi)切斷探針的電壓信號，從而避免因液態(tài)金屬或管道帶電而影響其它安裝在管道或與液態(tài)金屬直接相接觸的傳感器工作，保證了測量系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。


圖1液態(tài)金屬泄漏檢測裝置構(gòu)成圖；圖2固定卡件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3主控電路板原理框圖；圖4系統(tǒng)測控時序示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1表示液態(tài)金屬泄漏檢測裝置構(gòu)成圖。其主要包括輸出探針1、輸出探針固定卡件2、輸入探針固定卡件3、輸入探針4、接線端子6、檢測設(shè)備7、主控電路板8和24V直流電源9。其相對關(guān)系為24V直流電源9接至主控電路板8，主控電路板8的輸出端口連接至接線端子6，輸出探針I(yè)和輸入探針4分別連接至接線端子6上，輸出探針I(yè)固定在輸出探針固定卡件2上，輸入探針4固定在輸入探針固定卡件3上，輸出探針固定卡件2和輸入探針固定卡件3固定在被測管道5上，其中液態(tài)金屬在管道5內(nèi)。其具體的實(shí)施過程為以下幾點(diǎn)1、市電220V經(jīng)24V直流電源9AC-DC轉(zhuǎn)換后，轉(zhuǎn)換為24V直流電源供整個發(fā)明裝置使用，直流電源9的功率為65W，為單輸出24V直流電。直流電源 9與主控電路板8就近放置，并在兩者之間加入隔離和屏蔽裝置，防止AC-DC轉(zhuǎn)換過程中的電磁干擾影響主控電路板8的正常工作。2、24V直流電經(jīng)主控電路板8的DC-DC轉(zhuǎn)換后，輸出5V直流電，供主控電路板8的電子元器件工作。輸出探針I(yè)連接在主控電路板8的輸出接線端子6上，輸出24V直流電，此時，輸出探針I(yè)作為一個電極。當(dāng)有液態(tài)金屬泄漏時，便會導(dǎo)通輸出探針I(yè)和輸入探針4，此時24V直流電便經(jīng)過輸入探針4輸入至主控電路板的輸入接線端子6，由主控電路板采集到相應(yīng)的24V直流信號，經(jīng)過對該信號處理后，在10 μ s內(nèi)切斷輸出探針I(yè)上的24V直流電，同時，輸出液態(tài)金屬泄漏信號至相關(guān)的監(jiān)測設(shè)備7。3、需要補(bǔ)充說明的是，輸出探針I(yè)和輸入探針4之間的距離是通過工程施工過程中進(jìn)行調(diào)整的，通常其間距為2 3_。輸出探針I(yè)和輸入探針是通過輸出探針卡件2和輸入探針卡件3固定在被測管道5上的。圖2表示的是固定卡件結(jié)構(gòu)示意圖。固定卡件包括輸出探針固定卡件I和輸入探針固定卡件4，其結(jié)構(gòu)是一樣的。均包括固定螺釘2Α，固定擋板2Β，V形固定槽2C和固定螺釘2D。V形固定槽2C的頂端角度為60度，當(dāng)被固定的管道放入至V形固定槽2C內(nèi)時，其可放入管道的外徑便可以推算出，具體如下1、最小被固定的管道外徑固定擋板2Β至V形固定槽2C的頂端距離Η0+Η1,該距離值為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時已固定，其值為412mm。Hl為固定螺釘2A所能伸長的最大距離，為376mm，這樣根據(jù)相關(guān)幾何關(guān)系得管道半徑
Γ Rl I-=—
HO —Rl 2其中，Rl為管道的半徑，HO為固定螺釘頂端至V形固定槽頂端的距離，將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入后，計(jì)算得到最小被固定的管道外徑為Rl = 16mm2、最大被固定的管道外徑根據(jù)上面的計(jì)算關(guān)系，可以得到最大被固定的管道外徑R2為
Γ R2I-=—
HO + H\- H1-Rl 2其中，H3為固定螺釘頂端至V形固定槽頂端的距離，其值為52mm，代入上式計(jì)算得到最大被固定的管道外徑為R2 = 120mm需要指出的是，當(dāng)固定卡件固定后，還需要將輸出探針2和輸入探針3固定在相應(yīng)的固定卡件上，并適當(dāng)?shù)恼{(diào)整兩輸出探針2和輸入探針3之間的距離，距離即不可太大，也不可過小。距離過大會導(dǎo)致液態(tài)金屬泄漏時可能導(dǎo)通不了兩探針，距離太近時會導(dǎo)致管道振動而誤導(dǎo)通兩探針。本發(fā)明所實(shí)施的安裝距離為2 3_。圖3表示的是主控電路板原理框圖。其包括電壓轉(zhuǎn)換單元，STC12C5A60S2單片機(jī)，三極管轉(zhuǎn)換單元Wl和三極管轉(zhuǎn)換單元W2，場效應(yīng)管單元Ul和U2和光電隔離單元。其具體實(shí)施過程為1、24V直流電經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換后，轉(zhuǎn)換為5V的直流電，5V的直流電供主控電路板8其它組成單元使用。其中，電壓轉(zhuǎn)換單元的電壓轉(zhuǎn)換芯片為LM2596，該芯片最高支持的轉(zhuǎn)換電壓為37V，在本發(fā)明中可以將24V直流電平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換為5V的直流電，同時，該芯片還配置了旁路和濾波電容以及電感，保證輸出電壓的紋波較小。2、主控芯片STC12C5A60S2單片機(jī)經(jīng)三 極管轉(zhuǎn)換單元Wl控制場效應(yīng)管單元U1，此時，場效應(yīng)管單元Ul處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，其輸出信號為24V直流電，并經(jīng)接線端子6輸出至輸出探針I(yè)上。當(dāng)有液態(tài)金屬泄漏時，液態(tài)金屬會在重力作用下流經(jīng)輸出探針I(yè)和輸入探針4，從而導(dǎo)通兩探針。這時，24V直流電信號便會經(jīng)過輸入探針4傳輸至主控電路板，由光電隔離單元將該信號進(jìn)行隔離，并將其輸入電壓從24V降至5V，從而輸入至主控芯片STC12C5A60S2單片機(jī)并觸發(fā)單片機(jī)。經(jīng)過對該觸發(fā)信號處理后，STC12C5A60S2會輸入一低電平至三極管單元W1，從而使場效應(yīng)管單元Ul截止，此時，加在輸入探針I(yè)上的24V直流電壓信號便被切斷。另一方面，STC12C5A60S2單片機(jī)被觸發(fā)后會輸出一高電平信號至三極管單元W2，從而導(dǎo)通場效應(yīng)管單元U2，最終輸出24V直流電至監(jiān)測設(shè)備。3、主控電路板8會持續(xù)保持輸出液態(tài)金屬泄漏信號至監(jiān)測設(shè)備，直至液態(tài)金屬泄漏信號被解除或人為的重啟主控電路板8。圖4表示系統(tǒng)測控時序示意圖。本發(fā)明液態(tài)金屬泄漏監(jiān)測系統(tǒng)所涉及的測控信號包括輸入探針監(jiān)測信號，控制輸出探針信號和系統(tǒng)輸出泄漏信號。在實(shí)施過程中，其具體時序關(guān)系如下1、當(dāng)輸出探針I(yè)和輸入探針4被泄漏的液態(tài)金屬導(dǎo)通后，會從輸入探針輸出一個24V直流電壓信號，同時，該信號會觸發(fā)主控芯片STC12C5A60S2單片機(jī)切斷加在輸出探針I(yè)上的24V直流電壓信號，從輸入探針監(jiān)測到24V直流電壓信號至輸出探針信號被切斷之間的延時為tl，該延時的時間在I μ s以內(nèi)。切斷信號作用時間為t2，在本發(fā)明中其持續(xù)時間在5μ s左右。由上可知，在整個監(jiān)測過程中從輸入探針監(jiān)測到信號至加在輸出探針上的信號被切斷所持續(xù)的時間不超過10 μ S。2、主控芯片STC12C5A60S2被觸發(fā)后會輸出液態(tài)金屬泄漏信號至其他的監(jiān)測設(shè)備，該過程是通過主控芯片I/o引腳輸出信號控制三極管和場效應(yīng)管單元來實(shí)現(xiàn)的，從輸入探針監(jiān)測到泄漏信號至主控芯片輸出泄漏信號之間的延時為t3，在本發(fā)明中，其值約為15 μ S。該信號需要持續(xù)保持一段時間t4，以保證能充分的被其它監(jiān)測設(shè)備采集到并響應(yīng)。本發(fā)明中，該保持時間最短為Is。本發(fā)明裝置克服了傳統(tǒng)探針式液態(tài)金屬泄漏檢測的缺點(diǎn)，使其適用范圍更廣，維護(hù)更加方便，并可以集成多點(diǎn)液態(tài)金屬泄漏檢測裝置。本發(fā)明未詳細(xì)闡述的部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式
的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
權(quán)利要求
1.一種探針式高頻響液態(tài)金屬泄漏檢測裝置，其特征在于該裝置包括輸出探針(I)、輸出探針固定卡件(2)、輸入探針固定卡件(3)、輸入探針(4)、接線端子(6)、檢測設(shè)備(J)、主控電路板(8)和24V直流電源(9) ;24V直流電源(9)接至主控電路板(8)，主控電路板(8)的輸出端口連接至接線端子(6)，輸出探針(I)和輸入探針(4)分別連接至接線端子(6)上，輸出探針(I)固定在輸出探針固定卡件(2)上，輸入探針(4)固定在輸入探針固定卡件(3)上，輸出探針固定卡件(2)和輸入探針固定卡件(3)固定在被測管道(5)上，其中液態(tài)金屬在管道(5)內(nèi)；其工作過程如下24V直流電源(9)輸出24V直流電供主控電路板(8)使用，主控電路板的接線端子(6)連接至輸出探針(I)，輸出探針(I)為一輸出+24V電極，此時，輸出探針(I)和輸入探針(4)之間沒有導(dǎo)通形成閉合回路，當(dāng)有液態(tài)金屬泄漏時，液態(tài)金屬在重力作用下會流經(jīng)輸出探針(I)和輸入探針(4)，造成輸出探針(I)和輸入探針(4)導(dǎo)通，形成閉合回路；而輸入探針(4) 一端連接至接線端子(6)，會將泄漏信號傳輸至主控電路板(8);主控電路板(8)記錄泄漏信號并輸出泄漏信號至其它檢測設(shè)備(7)，同時，主控電路板(8)會在IOys內(nèi)切斷輸出探針(I)的輸出電壓信號，保證液態(tài)金屬或管道處于無電狀態(tài)，從而不會影響其它安裝在管道(5)上的傳感器的正常使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述探針式高頻響液態(tài)金屬泄漏檢測裝置，其特征在于，所述的輸出探針固定卡件(2)和輸入探針固定卡件(3)能夠適應(yīng)不同管道(5)管徑的固定要求，適用管道管徑范圍為16mm — 120mm,其安裝靈活,便于拆卸和維護(hù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述探針式高頻響液態(tài)金屬泄漏檢測裝置，其特征在于，所述的主控電路板(8)能夠在無液態(tài)金屬泄漏情況下，供24V直流電給輸出探針(1)，當(dāng)有液態(tài)金屬泄漏導(dǎo)通輸出探針(I)和輸入探針(4)時，獲取金屬泄漏信號并輸出該信號至檢測設(shè)備(7),同時，能在IOys內(nèi)切斷輸出探針(I)的電壓信號，從而避免因液態(tài)金屬或管道帶電而影響其它安裝在管道(5 )或與液態(tài)金屬直接相接觸的傳感器工作。
全文摘要
本發(fā)明提供一種探針式高頻響液態(tài)金屬泄漏檢測裝置，包括輸出探針、輸入探針、輸出探針固定卡件、輸入探針固定卡件、24V直流電源、主控電路板和接線端子，主控電路板引出的接線端子連接輸出探針和輸入探針，輸出探針和輸入探針由固定卡件固定在液態(tài)金屬泄漏處。當(dāng)有液態(tài)金屬泄漏時，輸出探針和輸入探針便會導(dǎo)通，導(dǎo)通過程中會觸發(fā)主控電路板，由主控電路板輸出導(dǎo)通信號供其它檢測設(shè)備使用。同時，主控電路板會在10μs內(nèi)切斷輸出探針的輸出信號，防止由于輸出探針信號的緣故導(dǎo)致整個液態(tài)金屬及其管道帶電，從而影響其它與液態(tài)金屬或管道相接觸傳感器的工作。該裝置可快速檢測泄漏和輸出泄漏信號，并能及時切斷因液態(tài)金屬導(dǎo)通所產(chǎn)生的探針信號的輸出。
文檔編號G01V3/02GK103018780SQ201210591619
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者姚傳明, 朱志強(qiáng), 黃群英 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院